引自DJI大疆行業(yè)應用服務(wù)

華夏文明貫穿我們身邊的每一寸熱土，你是否想象過(guò)，腳下的土地深處，可能隱藏著(zhù)曾經(jīng)輝煌的古代城址？

這些古代城址曾人聲鼎沸，如今隨著(zhù)社會(huì )變遷，大多數藏于鮮為人知之處。但昔日恢弘的遺址沒(méi)有被抹平，靜待人們重新發(fā)掘它的榮光。

為了發(fā)現和保護我國文物資源，2023 年，第四屆全國文物普查正式啟動(dòng)，探尋文明根脈，筑牢文化自信。其中，古代城址是調查的重點(diǎn)對象。

第四次全國文物普查通知

在廣闊土地上尋找古代城址，一直是一項充滿(mǎn)挑戰的任務(wù)。

古代城址常常隱藏在人跡罕至的深山密林，或被現代建筑覆蓋無(wú)法直接發(fā)現，還有一些被損毀的遺址，只留下細微的地貌起伏（即“微地貌特征"），通常難以被肉眼或常規儀器觀(guān)測到。

難以尋覓的古代城址

采用傳統的可見(jiàn)光攝影測量方式，往往無(wú)法識別遺址的微地貌特征；人工實(shí)地踏勘雖能發(fā)現部分痕跡，但考古路途崎嶇艱險，效率非常有限。

無(wú)人機搭載激光雷達，能夠很好地解決這一難題：不僅可以有效重建微地貌特征，而且能穿過(guò)植被獲取地面信息，發(fā)現潛在的遺跡。

早在 30 年前，激光雷達便被引入考古領(lǐng)域。但一直以來(lái)，激光雷達價(jià)格高昂、結構復雜、使用難度高，讓考古學(xué)者望而卻步。近年來(lái)，隨著(zhù)產(chǎn)品價(jià)格和使用門(mén)檻的降低，將激光雷達普及到考古調查領(lǐng)域，終于迎來(lái)全新的可能性。

使用大疆 M300 RTK 搭載禪思 L2 激光雷達

用于考古調查

河南南陽(yáng)地區古代城址調查，就是一個(gè)采用激光雷達調查古遺跡的典型案例。

南陽(yáng)歷史悠久，自舊石器時(shí)代始，人類(lèi)先祖就在這塊土地上繁衍不息。近期，西北大學(xué)文化遺產(chǎn)學(xué)院聯(lián)合大疆行業(yè)合作伙伴，調查南陽(yáng)古代遺址。

項目組經(jīng)過(guò)綜合考慮，選用大疆經(jīng)緯 M300 RTK 搭載禪思 L2 激光雷達，對南陽(yáng)地區的博望故城、金湯寨古城、梁城、方城、圣井寺古城和棘陽(yáng)城進(jìn)行調查，終成功發(fā)現古城遺址。

南陽(yáng)城址激光雷達考古調查點(diǎn)位置圖

在南陽(yáng)古城，項目組使用 DJI Pilot 2 App 自動(dòng)生成面狀航線(xiàn)，設置飛行高度 130m，航速 8m/s，旁向重疊率 30%，采樣頻率 240 kHz，五回波重復掃描。該參數下點(diǎn)云密度平均 150 點(diǎn)/㎡，相當于每 8cm 就有 1 個(gè)點(diǎn)云數據，點(diǎn)云密度高，滿(mǎn)足考古基礎資料的密度要求。

禪思 L2 高度集成了激光雷達、高精度慣導、測繪相機三大模塊，自動(dòng)化程度高，開(kāi)機即作業(yè)，作業(yè)過(guò)程支持點(diǎn)云實(shí)時(shí)預覽，操作簡(jiǎn)單，哪怕是非的測繪人員，用起來(lái)也是得心應手。

點(diǎn)云實(shí)時(shí)預覽

作業(yè)人員可在現場(chǎng)預覽、回放點(diǎn)云模型

此外，項目組表示，如果采用傳統人工調查的方式，所有林下的城墻遺跡勘測均需人工配合全站儀進(jìn)行測量，每個(gè)城址至少需要 5-6 小時(shí)，且數據為矢量點(diǎn)，缺乏完整的數字高程模型和三維模型，地表起伏較小的遺跡無(wú)法感知。而使用無(wú)人機搭載激光雷達僅需 2 人，每個(gè)城址僅需 30-60 分鐘，作業(yè)效果大幅提升。

內業(yè)數據處理方面，大疆智圖免費支持 L2 點(diǎn)云數據后處理，可利用地面點(diǎn)分類(lèi)功能，將地面點(diǎn)和植被分離，生成 DEM（數字高程模型）。得益于智圖點(diǎn)云自動(dòng)平滑降噪等功能，生成的點(diǎn)云數據質(zhì)量更優(yōu)。

大疆智圖支持多種點(diǎn)云渲染模式

大疆智圖兼容性高，處理后的數據可再導入第三方軟件，進(jìn)行深度處理和可視化處理，終形成完整的古代城址數字高程圖。

激光雷達采集的數據，主要解決考古調查的兩大問(wèn)題。

1、見(jiàn)深識遠：強穿透性，識別植被覆蓋下的城址遺跡。

植被覆蓋是影響考古學(xué)家判斷古代城址結構的主要因素，比如此次調查的圣井寺古城，城墻上方有部分植被覆蓋，影響城墻結構記錄。由于禪思 L2 具備穿透性，可穿透植被，無(wú)需人工打點(diǎn)測量，即可獲取林下高精度地面點(diǎn)數據。

圣井寺古城植被去除前正射圖（左）

去除后（右）城址結構對比 

在植被覆蓋、地形復雜的金湯寨古城、博望故城，項目組在提取植被濾波和地面點(diǎn)數據后生成的 DEM 中，同樣發(fā)現了古城范圍及結構特征。

金湯寨古城植被去除前正射圖（左）

去除后（右）城址結構對比

博望故城植被去除前正射圖（左）

去除后（右）城址結構對比 

2、見(jiàn)微知著(zhù)：高精度數據，識別古城結構的微地貌特征。

對于遭到損毀、只留下微地貌特征的遺跡，激光雷達采集的數據精度高，可感知與重建微地貌特征，幫助復原古城址的基本結構。

棘陽(yáng)城就屬于此類(lèi)情況，從當地當前時(shí)段的衛星影像和航拍影像中，基本無(wú)法看到任何墻體特征。但在 DEM 上，項目組發(fā)現棘陽(yáng)城有一處線(xiàn)性高程異常，形態(tài)類(lèi)似城墻的拐角。通過(guò)第三方軟件將高程向上拉伸 5 倍后，發(fā)現一組疑似墻體的地貌特征。

棘陽(yáng)城激光雷達微地貌對墻體的識別分析

在南陽(yáng)古城遺跡調查項目中，面對植被覆蓋、遺跡特征微小、建筑物密集等干擾因素，禪思 L2 激光雷達強穿透性、高精度，讓遺跡“現形"，有效推動(dòng)了考古調查工作的精細化和科學(xué)化，為后續的考古發(fā)掘、研究、保護以及活化利用，提供了更加翔實(shí)、有效的材料。

其實(shí)在考古界，這并非學(xué)者初次使用大疆激光雷達禪思 L2 進(jìn)行調查。

2023 年，位于北美洲的考古人員，使用大疆無(wú)人機搭載激光雷達 L2，尋獲隱藏在危地馬拉叢林中的金字塔（La Danta, El Mirador）。當古老文明遇見(jiàn)前沿科技，本不為人知的金字塔得以“原形畢現"，重現曾經(jīng)的瑪雅文明。

L2 發(fā)現叢林中的金字塔

高精度、高穿透、高效率，大疆禪思 L2 激光雷達“慧眼"穿越千年，成為文物保護的“利器"，讓過(guò)去很多不可能發(fā)現的信息，清晰地呈現在世人面前。

相比以往動(dòng)輒百萬(wàn)甚至千萬(wàn)的激光雷達，禪思 L2 價(jià)格的降低，也進(jìn)一步降低了使用門(mén)檻。大疆行業(yè)應用一直堅持“平民化航測"理念，通過(guò)技術(shù)創(chuàng )新和產(chǎn)品迭代，讓技術(shù)真正地應用到千行百業(yè)。